提高负载仿真台跟踪性能的方法

电液负载仿真台在工作过程中存在多余力矩的干扰 .在对多余力矩产生机理的分析基础上 ,采用同步补偿方案减小多余力矩的干扰 ,同时采用自适应的方法提高同步位置跟踪精度 .利用模拟导弹飞行曲线进行实验跟踪 ,达到了跟踪精度要求     

基于混合灵敏度方法的负载模拟器的控制研究

将电液负载模拟器(EHLS)系统中的多余力矩视为外干扰,考虑各种不确定性的影响,采用基于H∞鲁棒控制理论的混合灵敏度方法设计了鲁棒控制器,同时针对系统存在参数变动、高阶未建模动态及外干扰等不同工况时的特性进行了仿真研究。仿真结果表明:在该控制器的作用下,电液负载模拟器系统实现了动态跟踪性能,表现出对系统不确定性及多余力矩干扰不敏感的良好鲁棒性。系统的性能指标达到幅值误差在±10％以内、相位滞后小于10°时,闭环频宽为10 Hz。     

信息融合理论在消除多余力矩控制中的应用

被动式电液力伺服系统(电液负载模拟器)是典型的非线性系统,具有很大的不确定性。本文通过建立被动式电液力伺服系统的数学模型,分析了多余力矩产生的原因,设计了基于信息融合理论的最优预见控制器。通过仿真分析得出:此种控制理论可以很好地抑制多余力矩的产生,使系统具有很好的跟踪精度,说明了信息融合理论在控制电液力矩伺服系统、位置伺服系统等非线性系统中具有很好的应用价值。     

电液伺服加载系统的优化设计与研究

本文对阀控油马达力矩加载系统进行分析研究,建立了数学模型,验证了阀控马达加载的可行性;采用不变性原理,设置前馈补偿器,对加载系统中的多余力矩干扰进行动态补偿;并运用最优控制理论,按线性定常二次型最优跟踪器来设计状态反馈器,组成最优加载系统.数字计算和实验的结果表明,本文采用的优化设计方法是行之有效的,最优加载系统的频宽和跟踪精度较原系统有显著提高.     

舵机电动加载系统多余力矩抑制方法研究

随着电机和功率电子技术的发展,电动加载系统以其独特的优势已逐渐成为中小功率舵机加载系统的主流,但与其它被动式加载系统一样,这种加载系统也存在多余力矩。多余力矩的存在降低了系统加载的精度,本文分析了电动加载系统多余力矩的产生机理,并提出了一种抑制多余力矩的方法。     

飞行模拟器电动式操纵负荷系统控制策略

操纵系统的控制策略是力伺服系统加载的关键技术。以电动式力伺服系统为加载方式的飞行模拟器操纵负荷系统,采用上位机力闲环PID控制、电流环PI控制与多余力矩补偿相结合的策略实施控制。仿真结果显示：分别加入力闭环和电流环控制后,系统的超调量减小,跟随性能较好;采用角速度力矩补偿法,系统多余力矩下降了90％。实际控制效果进一步表明,双环与力矩补偿相结合的复合控制策略可有效减小系统多余力矩,控制稳态误差。该研究可为构造操纵飞行模拟器负荷系统样机提供理论依据。     

电液伺服加载系统中多余力矩的动态补偿

本文对被动式电液伺服加载系统中多余力矩的一种新的补偿方法(简称为“双阀补偿”方法)进行了研究,并根据不同补偿阀输入指令来源,给出了两种具体补偿方案,建立了各自的数学模型。通过数字仿真及实验检验论证了此种补偿方法的可行性,结果表明:采用此种补偿方法,对于减小多余力矩幅值,展宽系统频带有显著的效果。     

基于反步控制的被动力伺服系统全状态反馈控制

针对被动力伺服系统的多余力矩问题,提出一种基于反步控制的全状态反馈控制方法,并利用Lyapunov函数的稳定性定理保证了设计控制器的稳定性.与以往解决加载多余力矩时不同,该控制器不仅使用加载系统各状态量,而且使用了承载系统的各状态量,在建立系统非线性模型的基础上,将系统方程重组成多个虚拟子系统,利用反步控制思想对每个虚拟系统设计虚拟控制量,进而一步步反向推导出含有加载系统和承载系统各个状态量的非线性控制器.因此,该控制器能够更加准确地抑制多余力矩,仿真结果也证明了该控制器的有效性.     

间隙和刚度对数控机床伺服进给系统精度影响

为了探究传动链间隙和传动刚度与数控机床伺服进给系统精度的关系,针对某数控机床进给系统,通过数学建模方法,建立了等效的二自由度力学模型.考虑传动链中间隙、轴的扭转刚度、丝杠螺母副的接触刚度、丝杆的轴向刚度等因素,通过MATLAB/Simulink仿真,分析了传动链中间隙及其刚度变化对工作台输出的影响.得到传动链的刚度对机床工作台反应灵敏性及稳定性的影响规律.结果表明,传动链的刚度取合适值,才能保证工作台具有较快的响应速度和较好的稳定性;传动链中间隙的存在会严重影响工作台定位精度.     

基于模糊 PID 控制器的电液负载模拟系统

基于传统控制理论建立双马达加载工况下的系统数学模型,分析多余力矩的产生机理和特性,并以被控对象的速度为观测量,提出基于结构不变性原理的速度前馈补偿．针对常规PID控制器无法解决系统非线性和参数时变性等问题,设计了以系统的误差和误差变化率为输入量的模糊PID控制器．仿真结果表明：速度前馈补偿克服了近97％的多余力矩;模糊PID控制器能较好地改善系统在高频段的控制性能．     

被动式电液加载系统的变刚度自适应控制

建立了被动式电液加载系统的数学模型,分析由位置扰动和系统自身结构引起的稳态误差,讨论了负载刚度和液压刚度在系统主要行程范围内变化对系统动态特性的影响。采用高阶系统跟随低阶参考模型的自适应控制方法,在选择二阶参考模型的固有频率时综合考虑了两方面的因素,既发挥了液压动力机构响应频率高的优势又确定了合理的频宽。运用Narendra稳定自适应控制理论设计自适应控制器,建立增广误差模型,选取Lyapunov能量函数并导出能使系统全局渐进稳定的自适应律。利用Simulink软件进行数值仿真,仿真结果表明,加入自适应控制器后,系统能稳定地跟随参考模型,两者误差快速收敛为零,并且系统在5组不同参数设置下的动态响应性能几乎一致,上升时间和调整时间分别为4.8ms和14.6ms,稳态误差仅为0.03%;同时,由速度为0.5m/s的位置扰动引起的系统误差最大仅为0.58kN并于35ms后消除。故本文设计的自适应控制器使被动式电液加载系统在变参数和位置扰动条件下的动态特性和精度得到大幅提升。     

基于虚拟仪器技术的汽车离合器从动盘检测平台设计

为了提高检测平台的控制性能,设计了基于卡尔曼滤波的复合滑模控制算法,并将其应用于设计的电控系统.同时,为了提高检测平台的自动化程度和可靠性,基于NI公司虚拟仪器技术开发了检测平台的用户界面程序和数据采集控制程序,并利用软件的强大功能,简化了外围设备.经仿真及实际检测验证,开发的检测平台测试精度和检测效率得到了较大提高,位移和力矩检测精度分别达到了±0.005 mm和±0.05 N·m,并且运行稳定可靠.     

基于模糊自适应PID控制电液伺服加载系统的方法研究

针对某随动系统性能检测的需要,研究了电液伺服模拟器的加载,建立了电液负载模拟器的数学模型,结合前馈补偿抑制干扰力矩,采用模糊自适应PID加以控制,得到了较好的仿真效果。     

航天器6维微振动力测试系统的设计与试验

为了测试不同状态下航天器各活动部件在低频及超低频区的6维微振动表现,设计了一种以压电传感器为核心的6维微振动力测试系统.通过标定及对软件的设计实现了传感器信号在空间上的实时采集、分析及处理等功能,并最终得到空间6维力.介绍了该测试系统的工作原理和动态标定方法,对该测试台进行了仿真及测试试验.结果表明,固有频率的仿真与试验结果前5阶的相对误差在5%以内,1阶频率大于400 Hz;力及力矩分辨率分别可达到0.1 N及0.01 N·m(SNR大于10);在频域上0~400 Hz范围内,该测试系统各通道的相对误差在7%以内.     

驾驶机器人车辆多新息动态转向力矩补偿

为了减小驾驶机器人车辆长期自动驾驶过程中转向性能下降带来的影响,提出了一种基于多新息的驾驶机器人车辆动态转向力矩补偿方法。构建了车辆动力学模型和驾驶机器人车辆动力学模型;建立了以路径曲率及车速为输入、方向盘转向角为输出的驾驶机器人车辆转向性能离线自学习模型;建立了以方向盘角速度、角加速度及车轮转角为输入,转向机械手驱动力矩为输出的受控自回归在线辨识模型,并运用遗忘因子多新息最小二乘方法进行参数辨识,将迭代计算过程中的标量新息扩展为向量新息,提高了驾驶机器人车辆转向性能参数的辨识精度;驾驶机器人车辆自动驾驶过程中,利用离线自学习模型和转向机械手动力学方程计算出转向电机输出力矩,加上反馈回来的驱动力矩误差,实现对驾驶机器人车辆转向力矩的在线动态补偿。仿真与试验结果对比表明:所提方法辨识的转向力矩误差在0.1N·m以内,跟踪目标路径的横向位移偏差小于0.2m;所提方法有效减小了驾驶机器人车辆转向性能下降造成的影响。     

位置扰动型电液力加载系统反步控制

针对位置扰动型电液力加载系统中产生的多余力,提出一种反步控制策略。首先构建力加载系统的微分方程;然后,为了使控制器简便易行,选择合适的Lyapunov函数,利用Lyapunov稳定性条件和反步控制思想反演设计出一次反步控制器。采用一组典型的电液力加载系统参数,通过MATLAB/Simulink仿真软件对反步控制器与传统PID控制器进行仿真比较,结果表明:反步控制器能控制主阀芯反向运动并将力加载系统油腔的多余流量排出,且参数调节简便;增大反步系数k值,系统响应会变快,跟踪误差减小,但超调量会增加;相较于PID控制力加载系统,加入反步控制器的系统响应更快,且经过初始阶段后能一直保持更好的跟踪性能。     

适用于力反馈的三圆盘磁流变液执行器工作机理及建模

为了提高磁流变液执行器力学模型的精度,建立了适用于电流随机变化且包含磁滞特性的三圆盘磁流变液执行器的分段线性力矩-电流模型.分析了执行器的工作原理,推导了基于Bingham塑性模型的力矩公式.磁路由铁磁物质和磁流变液组成,说明了这2种物质的磁特性,分析了铁磁物质中存在磁滞以及在磁流变液中观察不到磁滞的原因.铁磁物质的磁滞特性影响了执行器的力矩-电流特性,实验表明力矩和电流之间存在磁滞.当电流变化过程为0-1.2-0 A时,不包含磁滞特性的二次多项式模型的残余标准差分别为8.2和11.2 N· mm,分段线性模型的残余标准差分别为5.9和6.2N·mm,分段线性模型的精度比较高.     

利用表面肌电信号的下肢动态关节力矩预测模型

为实现表面肌电信号的下肢关节力矩动态解码,建立了从表面肌电信号到关节力矩输出的人体下肢运动系统正向生物力学模型。首先,从幅值和频率两个角度建立表面肌电信号到骨骼肌激活程度模型;其次,根据肌丝滑移理论,构建反映骨骼肌生理结构和微观力学特性的肌肉力模型,同时确定活动肌肉拉力线方向及力作用点位移矢量,将骨骼肌力转换到关节力矩;最后,以牛顿-欧拉逆动力学方法获得关节力矩作为准确值,给出正向生物力学模型参数动态标定方法。在模型基础上,对4名对象进行随意步态下膝关节屈伸动态力矩预测试验,结果表明:所建模型对步态行走下的膝关节动态关节力矩具有很好的动态跟踪性能,最大绝对误差为(11.0±1.32)N·m,平均残差为(4.43±0.698)N·m,预测值与准确值之间的平均线性相关系数为0.927±0.042,验证了该方法的正确性和有效性;可为康复训练机器人人机协同过程中的力学交互模式研究提供接口。     

大间隙磁力传动系统驱动力矩的计算方法

提出了行波磁场驱动的大间隙磁力传动系统,通过磁场分析,以系统电磁体4个磁极状态之一的NS(电磁体左极表示为N,右极为S)为例,对电磁体的空间磁场分布进行研究,建立了系统空间磁场数学模型;通过数值计算和推导,建立了系统驱动力矩计算模型;以Matlab为平台对大间隙磁力传动系统的驱动力矩计算模型进行解析求解,并应用ANSYS软件对系统的驱动力矩进行仿真.研究结果表明:通过增加线圈匝数、线圈通电电流和永磁体磁化强度,减小电磁体和永磁体间耦合距离,将电磁体和永磁体的相对位置沿y方向两侧(左侧或右侧) 置于5～10 mm范围内等方法,可提高系统的驱动力矩.     

加载速率对不同温度状态石灰岩力学性能影响的试验研究

借助美国MTS810电液伺服材料试验机和高温炉,对常温和600℃两种温度状态下石灰岩试件进行不同加载速率下的单轴压缩试验,得到石灰岩力学性能随加载速率的变化规律。结果表明:常温时,石灰岩岩样在3×10-4~3×10-3 mm/s的低应变率范围内,加载速率对峰值应力和弹性模量影响不大,在加载速率为3×10-3~3×10-1 mm/s的区段内,峰值应力和弹性模量均呈明显上升趋势;600℃时,峰值应力和弹性模量随加载速率增加变化不大。常温时,不同加载速率下石灰岩岩样均为竖向劈裂破坏,且在3×10-3~3×10-1 mm/s的加载速率区段中,随加载速率的增加,劈裂面逐渐增多;600℃时,石灰岩岩样在不同加载速率下均为剪切破坏。